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RECERCAT
author
Camara Zapata, Eduardo
2019-06-28
La estabilidad de las excavaciones subterráneas es esencial para mantener las condiciones de
seguridad en las tareas que se desarrollan en su interior. En el caso de las minas de potasa, los
fenómenos de fluencia (creep) y fractura juegan un papel clave en el comportamiento de las
galerías. Aparte de la pérdida de gálibo, la convergencia continua en el tiempo provoca otros
problemas como son la caída de techos y paramentos, a veces sin previo aviso, constituyendo un
serio problema de seguridad y mantenimiento de infraestructura.
Las rocas salinas tienen un marcado comportamiento viscoelástico, presentando fenómenos de
fluencia y relajación de tensiones. Cuando sometemos probetas de estas rocas a cargas cercanas
a rotura observamos el desarrollo de fracturas que se propagan hasta la falla total de la muestra.
Hay muy pocos estudios en la literatura sobre los parámetros de fractura de rocas salinas, y
menos aún considerando la dependencia del tiempo. Por este motivo el presente Trabajo Fin de
Máster tiene por objeto la caracterización mecánica de las rocas salinas sometidas a fractura
mediante un ensayo no convencional conocido como Wedge Splitting Test (WST). Con este
ensayo es posible estudiar cómo se desarrollan estas fracturas de forma controlada, para
distintas velocidades de abertura.
La obtención y preparación de las muestras aptas para los ensayos ha sido una tarea ardua
debido a la naturaleza soluble de estas rocas que impide el uso de agua para refrigerar las
herramientas de corte. El TFM incluye una descripción de los diversos métodos utilizados para
obtener las muestras y una reseña de la eficacia obtenida de cada uno de ellos.
Previamente a la realización de los ensayos se ha realizado una simulación numérica de los
ensayos mediante un programa de elementos finitos (FEM) con el objetivo de optimizar la
configuración de los dispositivos y protocolos de ensayo. Estas simulaciones también
permitieron hacer una estimación de los resultados que se obtendrían en los ensayos
experimentales en base a las hipótesis iniciales sobre el comportamiento combinado de fluencia
y fractura.
No se tiene constancia de la existencia previa de ensayos WST sobre rocas salinas por lo que
este trabajo constituye un aporte original del autor. Se han obtenido datos experimentales de
energía de fractura aparente en Modo I para la halita y silvinita y su variación respecto la
velocidad de abertura impuesta. Los resultados parecen indicar que cuanto más baja es la
velocidad de abertura impuesta mayor es el trabajo necesario para fracturar la roca pero, en
cambio, la fuerza máxima necesaria para partir la probeta es cada vez menor.
Se espera que el trabajo realizado sirva para una mejor conocimiento y predicción del
comportamiento de las galerías excavadas en rocas salinas, contribuyendo de esta forma en dar
una mayor seguridad a las operaciones que se desarrollan durante la explotación de estos
recursos.
Open Access
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil
Finite element method
Engineering geology
Ensayo WST
halita
silvinita
mina potasa
sal
mecánica de fractura
energía de fractura
viscoelasticidad
creep
fluencia
tensiones
galería
Elements finits, Mètode dels
Enginyeria geològica
Ensayos WST de probetas de rocas salinas a distintas velocidades de carga
Master thesis